JPH02185360A - 形鋼の端部のバリ取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、形鋼の端部のバリ取りを自動的に行うことが
可能なバリ取り装置に関する。さらに詳しくは本発明は
、たとえば港湾、河川の基礎工事等に使用される大型の
鋼矢板のツメ部の手入れを確実に行うことが可能な、形
鋼の端部のバリ取り装置に関する。

（従来の技術） 長さが５〜２５ｓ程度であって、港湾・河川の基礎工事
等の際に、地中に埋設して使用される鋼矢板の製造工程
は、一般的な大型の形鋼の製造工程と概ね同様である。

すなわち 製鋼一連続鋳造一粗圧延一中間圧延一仕上げ圧延−冷却
一矯正一冷間切断一仕上げ（手入れ、再矯正等）−出荷 という工程である。

しかし鋼矢板は前述したような港湾・河川等の基礎工事
においては、そのツメ部を相互に嵌合して壁状材を形成
して地中に埋設して使用されるために、接合部であるツ
メ部には、優れた強度・寸法精度およびその端部にバリ
が残存しないことが強（望まれる。

そこで従来より鋼矢板の端部には、前述したように冷間
切断後にグラインダー等による手入れを行って仕上げて
いた。

しかしこのグラインダーによる手入れには多くの工数を
必要とするとともに、作業のバラツキにより確実な品質
管理を行うことが困難であった。

そこで従来から省力化・バリ除去の完全化を目的として
、鋼矢仮に代表される形鋼の端部における様々なバリ取
りの手段が提案されている。たとえば、 （ｉ）複雑な断面形状を有する鋼矢板の切断部である端
部を高精度でならってバリ取りを行う必要があることか
ら、６軸のアームを有する高精度の汎用ロボットのアー
ム先端部にバリ研削用ツールであるグラインダーを設置
して、該グラインダーが鋼矢板の端部をならうようにロ
ボットに教示を行ってバリ取りを行う方法である。

（ｉｉ　）上記（ｉ）の方法の精度を一層向上させる方
法として、鋼矢板の寸法精度のばらつき、搬送コンベア
上の鋼矢仮の停止位置精度のばらつきを補正するために
、たとえばツールであるグラインダーをロボットのアー
ム先端に設置する際に、ツールをエアーまたはばね等に
よる緩衝部材を介して設置し、ぼり取り加工中はツール
をエアーまたはばね等を介して材料に押圧しながら、鋼
矢板を研削する方法である０回転しなから鋼矢板の端部
に押圧されるグラインダーの自動求心作用を利用して加
工の際のツールが受ける負荷を一定として研削すること
を可能とする方法である。

（ｉｉｉ　）上記（ｉｉ　）の方法をさらに発展改良し
た方法であって、ロボットアームの各軸に設けたセンサ
ーが検出する、ロボットが研削中に受ける負荷と、研削
中のロボットアームのたわみ量とから、既に教示しであ
るロボットの移動軌跡を修正して、鋼矢板の端部を正確
に研削する方法である。

（ｉｖ）極座標系の３軸からなる節易なロボットを用い
て、低コスト化を図った方法である。

（発明が解決しようとする課題） しかしこれらの公知の手段を用いても、鋼矢仮の端部の
バリ取りを安価にかつ確実に行うことはできない。すな
わち （ｉ）に示した手段では、そのならい精度を確保するた
めに６軸のアームを存するロボット、とりわけ高価な電
動６軸ロボツトを用いる必要があるため、設備費および
製造コストが上昇するという問題がある。またロボット
のアームは研削中に受ける振動のために破損しやすく、
またツール取付位置がずれやすいため確実な研削を行う
ことがむずかしい。

（ｉｉ）に示した方法では、研削中にエアー漏れまたは
ばねの剛性の低下が発生するために、最大で５〜１０　
ｋｇ４／ａｓ”程度の荷重しかグラインダーにかけるこ
とができず、大きなバリは除去することができずに残っ
てしまうという問題がある。

また（　ｉｉｉ　）に示した方法は、現在盛んに研究が
なされているが、具体的な実施の態様を提示するまでに
は到っていないのが現状である。

さらに（ｉｖ　）に示した方法は、ロボットのアームの
移動速度が小さく、少量生産ラインにしか通用すること
ができなかった。

以上（ｉ）、（ｉｉ　）、（ｉｉｉ　）および（ｉｖ）
に示した方法では、いずれも鋼矢板の端部のバリ取りを
安価にかつ完全に行うことは不可能であった。

ここに本発明の目的は、たとえば鋼矢板に代表される形
鋼の端部のバリ取りを確実に、完全にかつ低コストで行
うことができるバリ取り装置を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは上記の課題を解決するため種々検討を重ね
た結果、 （ａｌ極座標系の３軸からなる、安価な装置を用いて高
いならい精度で鋼矢板の端部のならいを実現するために ■距離測定計をツールであるグラインダーの近傍に設置
してツールと被研削面との距離を加工中に常時測定し、
この測定データにより既に装置に教示・人力されている
軌跡の指令値を最適な値に適宜変更・修正する。

■極座標系からなる装置アームのうちの１軸のアームを
単純化・軽量化することにより、軌跡精度を向上する。

とともに、 申）ツールをエアーまたはばね等による緩衝材を介して
ロボットのアーム先端に設置する、前述の（ｉｉ）に示
した方法では、大きなぼりは完全に研削することができ
ないことに対しては、■研削中の装置のアーム先端にか
かる負荷を常時検出し、この値を装置のアーム各軸の駆
動モーターにフィードバックして既に装置に教示・入力
されている移動速度を最適値に適宜変更・修正すること
により、グラインダー先端にかかる負荷に対応した確実
な研削を行う という、■、■および■に示した手段を用いることによ
り、たとえば鋼矢板に代表される形鋼の端部のバリ取り
を確実に、完全にかつ低コストで行うことができること
を知見して、本発明を完成した。

ここに本発明の要旨とするところは、形鋼の端部のバリ
取り装置であって、 （ｉ）搬送テーブル上の形鋼の両側辺の内部に直立し、
それぞれ独立に形鋼の幅方向に移動自在の少なくとも２
本のアームと、 （ｉｉ　）前記形鋼の幅方向に横架され、前記２本のア
ームを形鋼の幅方向に移動自在に連結するとともに、前
記形鋼の上下方向および形鋼の長手方向に移動自在に設
置されたアームと、 （ｉｉｉ　）前記（ｉ）の少なくとも２本のアームに設
置され、かつ形鋼の長手方向に移動自在に設置されたツ
ールと形鋼との距離を測定する距離測定計と、 （ｉｖ）前記ツールの駆動モーターの研削中の負荷電流
値を検出する計測器と、 （ｖ）前記（ｉ）および（ｉｉ）のアームの移動軌跡お
よび移動速度を事前に入力されているとともに、前記（
ｉｉｉ　）の距離測定計により得られた距離測定値と前
記（ｉｖ）の計測器により得られた電流値とから、前記
（ｉ）のアームおよび前記（ｉｉ）のアームの移動軌跡
および移動速度の最適値を演算して、前記事前に入力さ
れている移動軌跡および移動速度を変更する信号を出力
する演算器とからなる、形鋼の端部のバリ取り装置であ
る。

本発明において、ｒ形鋼」とは、前述した鋼矢仮のみな
らずＨ形鋼、■形鋼、等通出形鋼、溝形鋼、抗わく鋼等
をいい、特定の形状の形鋼には限定されないが構造上、
左・右対称（規定サイズ、形状）のものが好適である。

また本発明において「ツール」とは、鋼矢仮に代表され
る形鋼の端部に発生するバリを除去するために用いる回
転型の研削刃を有する工具をいい、具体的にはエンドミ
ルカッター、グラインダー等が例示される。

（作用） 以下本発明をその実施例とともに詳述する。なおこれは
あくまでも本発明の例示であり、これにより本発明が不
当に制限されるものではない。

また説明の便宜上、本明細書において形鋼として鋼矢板
を用いる。

まず第１図に本発明にかかる形鋼の端部のバリ取り装置
の各部の制御関係を示す６本発明にかかる装置は略言す
ると、最終的に装置のアームの移動軌跡および移動速度
を最適な値とするための信号Ｉを装置の演算器８から出
力するものであって、前記最適な値を算出するための要
素として、装置のアームに取りつけられたツール４の近
傍に設置する距離測定計５からの距離測定値２と、ツー
ル４の駆動モーター６に流れる負荷電流値３とを用いる
。

まず距離測定計５より出力された距離測定値２は演ＸＲ
Ｎ７に送られ、ここで演算用信号に変換される。そして
教示により入力されている理想値であるツールパステー
ブル９からの信号との偏差が装置の演算器８において演
算される。すなわち距離測定値信号をｄ、理想値をｄ、
とすると、偏差Δｄは、 Δｄ＝ｄ−ｄ。

となり、このΔｄを零とするように、すなわち装置に最
適な軌跡を与えることができるように、装置の演′ｎ器
８から、新たな軸位置指令信号１を算出し、出力する。

そして以降装置のアームはこの新たに演算・出力された
軸位置指令信号に基づいた軌跡を移動する。

全く同様にして、研削中のツール４の駆動モーター６に
流れる負荷電流４ｔｉ３を演算ｆｉｌｏに出力し、この
演算機ＩＯにおいて、負荷電流３はツール４の回転速度
実測値Ｖに変換される。そしてこのＶと既に入力されて
いる、理想値であるツールパステーブル９からのツール
回転速度目標値Ｖ、との偏差Δｖ＝ｌｖ−ｖ・ が演算される。

そしてツールによる面削り量（オフセントりを一定とす
るために、前記ΔＶに対して、（ａｌΔＶが大きな値で
ある場合、すなわち研削中の負荷荷重が大きい場合（大
きなバリである場合）には、装置の各軸のモーターに、
既に教示されている移動速度より小さな移動速度指令値
Ｖを出力する （ｂｌΔＶが小さな値である場合、すなわち負荷荷重が
小さい場合（小さな値である場合）には、装置の各軸の
駆動モーターに、既に教示されている移動速度より大き
な速度指令値Ｖ゛を出力するという操作を行って、装置
の演算機８に出力する。

なおＶおよびＶｏの算出は、事前に下記第１表に示すよ
うな関係を実験等により算出しておき、演算［１０に入
力しておけばよい。

第１表 ｖｌ　〉　・　・　・　・　・　〉　ｖ。

こうして装置の演算機８は最適な軌跡および移動速度を
演算し装置の動作を変更・修正するのである。

以上が本発明にかかる形鋼の端部のバリ取り装置の制御
の概要である。

以下本発明にかかる形鋼の端部のバリ取り装置の各部を
詳細に説明する。

本発明の第１の特徴は、装置に設けた研削用ツール４と
被研削物である鋼矢板に代表される形鋼との距離を常に
研削に最適な距離とするために、すなわち研削用ツール
４と鋼矢板との距離を常に正確に測定するために、ツー
ル４の近傍の装置のアームに距離測定計５を設けること
である。第２図はロボットのアームの先端部に設けたツ
ール４の近傍に設置した距離測定計５、鋼矢板１２のツ
メ部および前記距離測定計の先端部の移動の軌跡を示す
略式説明図である。移動軌跡は破線で示す。

第１図および第２図を用いて距離測定計５を説明する。

なお、ツール４は、エアーまたはばね等による緩衝部材
を介して、アームに取り付けられることが一層望ましい
ことは言うまでもない。

距離測定計５は、ツール４の中心と鋼矢板１２との距離
を測定する。そしてこの測定値２を演算機（第１図中の
７）に出力し、この演算機２において演算用信号に変換
される。そして事前に計算等によりツールパステーブル
（第１図中の９）に入力しである理想値ｄ、と測定によ
り得た現状値ｄとを比較して、この値の差が零となるよ
うに、装置の演算機（第１図中の８）から新たな軸位置
指令信号を出力する。

距離測定計５には測定部（または測定面）が被研削物で
ある鋼矢板２の法線方向に常に対向するように回転させ
る軸１１を有しており、あらゆる形状に対しても常に測
定を可能ならしめている。そして軸１１の延長上であっ
て鋼矢板２の端部に接する部位には、ツールが設置され
ている。

また距離測定計５は、Ｏ龍から３０ｍｍの範囲の距離を
測定・検知できる性能を有する距＃測定計であることが
望ましく、応答性も５０鍾ｓｅｃ以内であることが望ま
しい、かかる機能を具備する距離測定針としては、光マ
イクロを用いた光距離測定計、超音波を利用した距＃測
定計またはＴＶ左カメラ利用した画像処理距離測定針等
が例示される。

距＃測定計５の設置位置は特にｆ／Ｊ限を必要としない
が、教示および研削作業中の障害とならず、また保守点
検の容易さという観点からは、ツールと同様に装置のア
ームの先端部に設置することが望ましい、またこの距離
測定計５は、装置のアームの軌跡を事前に変更すること
を目的として用いるため、装置のアームの進行方向の前
部における、ツール中心と鋼矢板との距離を測定できる
ようにしておくことが望ましい、具体的には装置のアー
ムの移動速度、計’ＪＩｎが補正値を出力するまでの時
間、装置の反応時間等を考慮にいれて、おおよそ研削部
位の５〜ｌＯｍ程度先行する部位を測定することができ
る位置に設置しておくことがさらに望ましい。

さらにその設置方法としては、装置のアームの動作によ
り、または研削中にツールを介して装置のアームが受け
る振動により、取りつけ位置がずれたり、最悪の場合に
脱落することを防止するために、ボルト等により確実に
固定しておくことが望ましい、また安全機構として、距
離測定計５が装置のアームから脱落したことを検知する
センサー（近接スイッチ等）を設置しておき、異常時に
は装置に停止信号を出力することも有効な方法である。

次に本発明にかかる装置の第２の特徴は、簡易な極座標
系からなる３軸の装置の軌跡精度および移動速度を向上
させるために、装置のアームの構造を簡素化・単純化し
たことにある。第３図ｆａ）および第３図（ｂｌに、本
発明にかかる形鋼の略式正面図および略式側面図を示す
。

まず第３図（５）を用いて説明する。前述した距離測定
計５を第３図ｆａｌ中のＡ部およびＢ部に設置しである
ため、ツール４をＡ部およびＢ部に設置しておくことに
より鋼矢板１２の両側面部２１および２２とえば鋼矢板
１２の２枚の両側辺間２１および２２の距離が断面各部
で一定でない場合には、補正された指令値により２個の
グラインダー４１および４２はそれぞれ互いに離れる方
向に動いたりまたは近づく方向に動くことになる。した
がってこの２枚のツール間の距離が一定であったのでは
、上記の信号に対応することができない。

そこで本発明においては、まず２枚のツールそれぞれを
鋼矢板の幅方向に移動自在となるように、それぞれ独立
したアーム２３および２４に設置するのである。

すなわち第３図（ａｌおよび第３図（ｂｌに示すように
、２本のアーム２３および２４は互いに独立して、鋼矢
板の幅方向に自在に移動可能に設置されている。

また装置の構造を簡素化・軽量化するために、本発明に
かかるバリ取り装置は、第３のアーム２５すなわちツー
ルを上下方向に移動せしめるアームは一本のアームとし
て、このアーム２５をアーム２３およびアーム２４に対
して鋼矢板の幅方向に横架している。アーム２５の端面
にはラックが設けられ、該ラックと嵌合するピニオンギ
ヤーがアーム２３およびアーム２４に設置されている。

そして前記ピニオンギヤが駆動するモーター（第３図中
の２７および２８）の作用によりアーム２５の幅方向に
ついて、アーム２３およびアーム２４は移動自在に設置
されている・　しＦオ・、で。

■装置全体の剛性を高めることができる。

■アーム２３およびアーム２４を２本の、それぞれ形鋼
の幅方向に移動自在なアームとしたため、１つのアーム
２５で２つのツールを昇下降させることが可能となり、
アーム２５を昇下降させる、たとえばモーターに付属す
るりトラクタ機構（配線、配管等の巻き取り機構）を単
純化・合理化すなわち低コスト化できる。

ツール２１および２２をアーム２３．２４に設置する方
法は特に制限を必要としないが、第３図（ｂｌにおいて
、ツール４を矢印方向に移動できるようにするためにツ
ール４をエアーまたはばね等の緩衝部材を介してアーム
２３．２４に確実に固定しておき、前記アーム２１．２
２を矢印方向に移動自在とする構造を採用することが望
ましい。

なお、アーム２５を形鋼の上下方向に移動させる手段と
しては、たとえば第３図においてフレーム２９にラック
を設け、該ランクに嵌合するピニオンギヤを駆動モータ
ー２６で駆動する手段が例示される。

次に本発明にかかる第３の特徴は、ツール４の駆動モー
ター６の研削中の負荷を負荷電流値６により検出し、こ
の値に対応して装置の各アームの駆動モーターに、新た
に設定した電流値を流すことである０例えば、ツール４
の駆動モーター６の負荷が大きな値である場合すなわち
高さの高いバリを研削する場合には、前述の第１表の関
係から、装置の各アームの駆動モーターに対して新たに
演算した電流値を流して装置の移動速度を低下させ、ゆ
っくりと確実に研削する。こうすることにより、一定の
面削り相当量で研削することが可能になる。

つまり前述したように鋼矢板の端部に発生するバリの大
きさは一定ではなく、従来の方法では大きなバリを除去
する際にも装置のアームは一定の速度で移動していたた
めにバリを完全に除去するこができなかったが、本発明
においては、大きなバリによりツール４の駆動モーター
６の負荷電流値が増大すると、この増大した抵抗に見合
った低い電流値を装置のアームの駆動モーターに流すよ
うに電流値が変更されるため、常に一定のオフセット！
（面削り相当量）で研削することが可能となった。した
がって大きなバリの除去も確実に行うことができる。

（発明の効果） 以上詳述してきた本発明により、鋼矢板に代表される形
鋼の切り口の端部に発生するバリを確実に除去すること
ができる。

また高価な電動６軸ロボツトを用いる必要もなく安価な
設備とすることができる。

また本発明は、切り口端部のバリの発生が大きな製造上
の問題である鋼矢板の製造に対しては好適な発明である
が、本発明の原理から考えて、何ら鋼矢板に限定される
ものではなく、Ｈ形鋼、■形鋼等の大型形鋼全般に広く
適用できる発明であることはいうまでもない。

かかる高価を有する本発明の意義は極めて著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のかかる装置の制御関係を表す説明図
； 第２図は、本発明にかかる装置の距離測定機の設置状態
を模式的に示す略式説明図； 第３図（ａ）は、本発明にかかる装置の全体を示す略式
全体図ｔおよび 第３図ｔｂ＋は、本発明にかかる装置の全体を示す略式
側面図である。 １：補正信号　　　　　２：距離測定値負荷電流（ａ　
　　　４：ツール 距離測定計　　　　６：駆動モーター 演算器　　　　　　８：装置の演算器 ツールパステーブル 回転軸　　　　　　１２：鋼矢板 側面部　　２３．２４．２５：アーム アーム２５駆動モーター アーム２３駆動モーター アーム２４駆動モーター フレーム

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 形鋼の端部のバリ取り装置であって、 （ｉ）搬送テーブル上の形鋼の両側辺の内部に直立し、
   それぞれ独立に形鋼の幅方向に移動自在の少なくとも２
   本のアームと、 （ｉｉ）前記形鋼の幅方向に横架され、前記２本のアー
   ムを形鋼の幅方向に移動自在に連結するとともに、前記
   形鋼の上下方向および形鋼の長手方向に移動自在に設置
   されたアームと、 （ｉｉｉ）前記、（ｉ）の少なくとも２本のアームに設
   置され、かつ形鋼の長手方向に移動自在に設置されたツ
   ールと形鋼との距離を測定する距離測定計と、 （ｉｖ）前記ツールの駆動モーターの研削中の負荷電流
   値を検出する計測器と、 （ｖ）前記（ｉ）および（ｉｉ）のアームの移動軌跡お
   よび移動速度を事前に入力されているとともに、前記（
   ｉｉｉ）の距離測定計により得られた距離測定値と前記
   （ｉｖ）の計測器により得られた電流値とから、前記（
   ｉ）のアームおよび前記（ｉｉ）のアームの移動軌跡お
   よび移動速度の最適値を演算して、前記事前に入力され
   ている移動軌跡および移動速度を変更する信号を出力す
   る演算器とからなる、形鋼の端部のバリ取り装置。